Сорбент для извлечения ионов пере-ходных металлов из pactbopob ихроматографии

Сорбент для извлечения ионов пере-ходных металлов из pactbopob ихроматографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O ее И С A Н И Е »833295

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтсими

Соцмалметмчеснми

Раепублми

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свид-ву— (5I)M. Кл.

В 01 У 19/04

В 01 Э 15/08 (22) Заявлено 25.10.79 (2I ) 2831040/23-26 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетВоудвретвеииый комитет

СССР вв Аелвм изооретеииЯ и открытиЯ

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень J% 20 (53) УДК 543.544 (088.8) Дата опубликования описания 01.06.81 (72) Авторы изобретения

Г. В. Кудрявцев, Г. В. Лисичкин, Е. A. Bu и С. М. Староверов

Московский ордена Ленина и ордена Трудов

Знамени госуцарственный университет им. М. (7I ) Заявитель (54) СОРБЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ

ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ

И ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение относится к приготовлению сорбентов и может быть использовано апя извлечения ионов металлов иэ растворов, а также цля разделения металлов в растворах. в частности методом хроматографии.

Известно использование в качестве сорбентов цля извлечения ионов металлов из растворов,и.цля кроматографического разцеления смесей ионов .ионитов, представляющих собой органическую матрицу, то соаержашую катионо- и анионообмениваюю щие группы. Более высокими сорбционными свойствами, а также большей селективностью обладают сорбент,ы на основе органических полимеров, содержащие комплексующие группы смолы, содержащие группировки тетраэтиленпентамина) (1).

Несмотря на то, что иониты широко применяются на практике, они имеют существенные недостатки: вследствие орга20 нической природы матрицы, которая обладает гипрофобпыми свойствами, ионит необкоаимо длительное время (зависящее от степени сшивки) выдерживать Ь водном растворе цля его набукания; вследствие r: мецленной циффуэии ионов через органическую матрицу время установления адсорбционного равновесия исчисляется часами; труцоемкость получения ионитов; нвдостаточная воспроиэвоцимость ик ионообменнык свойств, сильно зависящая от степени сшивки и изменение удельного объема ионитов, происходящее при замене ионов, сильно отличающихся по размерам и обусловливающее гицроцинамические зат-. руцнения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому . резулЬтату является сорбент цля извлечения ионов металлов из растворов и их хроматографического раэцеления, прецстав ляюший собой минеральный носителькремнеэем с химически привитым к его поверхности комплексообразуюшим вещест вом - этилендиамином (2).

Однако в известном сорбенте малый интервал рН, в котором происхоцит сорб»

3 833205

4 ция переходных металлов. Так, ионы нике. обходимо подшелачивать раствор цо рН ля, марганца и кобальта извлекаются из 8, 0-8,5. раствора при рН выше 6, причем полное Кроме того, в известном сорбенте неизвлечение перечисленных ионов происхо- высокие коэффициенты распределения цит при рН выше 7. Это создает труднос- 5 (З) ионов в нешелочнык средах. ти при извлечении ионов переходнык метал- В табл. 1 приведены коэффициенты лов из прироцных воц, которые в большин- распределения ионов цинка между воцстве случаев имеют рН в пределах 5,5-7,0. ным раствором и этилендиаминовым сорТак, цля количественного извлечения мар- бентом при различных концентрацияк растганца и кобальта из больших объемов не- ip воров (рН раствора равно 6,2-6,3).

Таблица 1

1Яель изобретения — увеличение степени извлечения ионов из растворов и расширение рН вЂ” интервала сорбции.

Поставленная цель цостигается прецлагаемым сорбентом, содержащим 3,06,0% тетраэтиленпентамина, 8,5-17,0%

Я -хлорпропилтрихлорсилана и кремнезем

"Силохром С-120" в качестве носителя.

Отличительным признаком сорбента является то, что он в качестве комплексообразователя соцержит тетраэтиленпентамин, а в качестве сшивающего агентаф-хлорпропилтрихлорсилан при следующем соотношении исходных ингрециентов, вес.%:

Тетраэтиленпентамин 3,0-6,0

Я -хлорпропилтриклорсилан 8,5-1 7,0

Кремнезем Остальное до 100%

Предлагаемый сорбент получают нагреванием смеси, содержащей кремнезем марки Силокром С-120 и " -хлорпропилтриклорсилан в количестве 8,5-17,0% с последующей обработкой полученного материала спиртовым раствором тетраэтиленпентамина при нагревании.

Уменьшение соцержания сшивающего агента ниже 8,5% приводит к симбатно- му уменьшению содержания хелатирующих групп и укуцшению сорбционных характеристик сорбента. При увеличении содержания сшивающего агента выше 17% не происхоцит увеличения соцержания хелати« рующих групп и улучшения сорбционных характеристик.

Интервал рН работы предлагаемого сорбента составляет 3,5-9, максимальная сорбция ионов Са наблюдается при рН= 3,5, ионов 2и, Со, Й1. - при рН=5,5-6,5, и ионов Ми - при pH=8.

Пример 1. Получение сорбента.

К 10 г кремнезема марки Силокром

С-120" приливают раствор 1 мл у-хлор25 пропилтрихлорсилана в 25 мл толуола, смесь перемешивают в течение 15 мин, толуол уцаляют, смесь выцерживают в сушильном шкафу в течение 10 ч. К 10 r полученного материала прибавляют 25 мл

50%-ного раствора тетраэтиленпентамина в этиловом спирте и суспензию кипятят с обратным холодильником в течение

15 ч. Полученный сорбент отмывают эти\ ловым спиртом, 0,01 н. раствором сер35 ной кислоты и воцой до отрицательной реакции на сульфат-ион.

Емкость полученного сорбента по ионам меди - 0,15 мг-экв/г, что соответствует 3,0 вес.%,комплексообразующего агента, Пример 2. Получение сорбента.

В условияк примера 1 используют

2 мл ) -хлорпропилтрихлорсилана на 10г кремнезема. Емкость полученного сорбен45 та по ионам меди - 0,3 мг-эквlг, что соответствует 6,0 вес.% комплексообразуюшего агента.

Пример 3. Кинетика сорбции ионов перекодных металлов.

so В 10 склянок помещают по 20 мл раствора ионов меци, кобальта, марганца, никеля или цинка и 0,1 г сорбента.

Склянки встряхивают в течение различнык периодов времени, затем анализируют со55 держание ионов в растворе спектрофотометрически с ПАР. Время установления равновесия во всек изученнык системах составляет 2-10 мин в широком интерва.

833295 центрацию ионов перехоцных металлов варьируют в интервале 10 -10 г/л, щелочных - 0,1-30 г/л, щелочно-земельных - 0,05-0,5 г/л. Показано, что в этих условиях ионы щелочных и щелочноземельных металлов не влияйт ра сорбцию ионов перехоцных металлов и возможно полное отделение и извлечение послецних из растворов со сложным солевым состаip вом.

Таким образом, предлагаемый сорбент облацает высокими сорбционными свойствами и может быть использован цля эксп= рессного выделения и разцеления ионов и: 5 переходных металлов. Введение в. предлагаемый сорбент групп тетраэтиленпентамина позволяет расширить рН-интервал работы сорбента .(от 3,5 до 9 в отличие от интервала 6-9 для известного), а. так>О же значительно увеличить коэффициент распрецеления ионов(от 10 цля извест3 ного до 3-10 для прецлагаемого сорбен5 та), а следовательно, увеличить степень извлечения.

Таблица 2

Пример 5. Извлечение ионов металлов из больших объемов.

В хроматографическую колонку диаметром 5 мм помещают 1 г сорбента и про пускают 10 л раствора ионов цинка или кобальта с концентрациями 3"10Г г/л..

Скорость пропускания — 100 мл/мин ° см .

Показано, что степень извлечения превышает 90% для обоих ионов. 35

Пример 6. Хроматографическое отцеление ионов меци от ионов никеля, цинка и марганца.

В хроматографическую колонку диаметром 5 мм помещают 0,2 г сорбента и 4о пропускают 50 мл раствора, содержащего. смесь ионов меди, никеля, цинка и марганца (по 100 мкг каждого иона) при рН=4,2-4,3. Промывают раствором с тем же рН. Ионы меди элюируют 0,1 н, рает- 45 вором азотной кислоты

Показано, что в этих условиях происходит полное отделение ионов меди от смеси перечисленных ионов переходных металлов. 50

Пример 7. Влияние ионов щелочных и щелочно земельных металлов на сорбцию перехоцных металлов.

Изучено влияние солей калия, натрия,,кальция и магния на сорбцию ионов меди, кобальта, никеля, цинка и марганца. КонВНИИПИ Заказ 3850/6

Филиал ППП "Патент", r. ле концентраций ионов переходных металлов (5 - 0,5 мг/мл.)

Пример 4; Зависимость коэффициента распределения от концентрации ионов в растворе.

В хроматографическук колонку циаметром 5 мм помещают 0,2 г сорбента и пропускают 46 мл раствора 2иСВд, содержащего изотоп 2и в качестве радиоактивной метки. Исходную концентрацию ионов цинка варьируют в интервале

-2 -5

10 - 10 г/л. рН раствора поццерживают в интервале 6,2 - 6,3.

Зависимость коэффициента распределения ионов цинка между воцным раствором и тетраэтиленпентаминовым сорбентом от концентрации раствора цаны в табл. 2.

Формула изобретения

Сорбент цля извлечения ионов переходных металлов из растворов к хроматографии, содержащий кремнезем в качестве носителя, комплексообразователь и сшивающий агент, отличающийся тем, что с целью расширения рН-интервала сорбции и увеличения степени извлечения ионов из растворов в качестве комплексообразователя используют тетраэтиленпентамин, а в качестве сшивающего агента - у -хлорпропилтрихлорсилан при следующем соотношении исходных ин» ° гредиентов, вес.%:

Тетраэтиленпентамин 3, 0-6,0 ф-хлорпропилтрихлорсклан 8,5-1 7,0

Кремнезем Остальное цо 100%

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. А(ЬеИ5 Т.Т., 1, е Йеа D.Е., РаИ,er

son ТЪ.А.-Маг.Ches. . . 4, 1 76 5, Х 1, 51-56.

2. Авторское свицетельство СССР по заявке M 26 36001/2 3-26, кл. В 01 » 1/22, 1978.

Тираж 567 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4